Monitoramento de Energia: manual completo [2023]

O monitoramento de energia não é uma prática nova. Existem empresas que vendem medidores de energia há décadas. Escrevemos este post para ajudar profissionais dos mais variados ramos a entender exatamente o que é considerado hoje um sistema de monitoramento de energia ou como outros podem chamar de diversos nomes: um programa de monitoramento de consumo,  um monitor de energia elétrica, um acompanhamento de consumo de energia, aplicativo de monitorar consumo, software para medidor de energia, controlador de demanda, telemetria de energia, sistema supervisório e muitos outros mais.

Quando eu digo dos mais variados ramos, eu quero dizer basicamente qualquer empresa em qualquer segmento que utilize energia elétrica como insumo no seu dia a dia.

O que é monitoramento de energia? 

O termo monitoramento de energia pode significar muitas coisas dependendo de quem o usa e de quem o escuta. Na prática, quando falamos em monitoramento, estamos falando efetivamente:

Uso de tecnologias de medição remota de energia elétrica para obter informações mais detalhadas do que a fatura de energia pode fornecer

(fatura que por si só não deixa de ser o resultado de uma medição de energia, porém com um intervalo de análise bem grande, de 1 mês inteiro). 

Não me entenda mal, é possível fazer um trabalho bastante interessante e alcançar ótimos resultados somente baseando-se em faturas de energia. A gestão de faturas de energia não só é possível, como é um dos produtos que rodamos aqui na CUBi. Ele funciona bem para empresas que ainda não fazem absolutamente nada no tema gestão de energia, porém assim que as empresas passam a entender o valor de se gerir o insumo energético, normalmente é hora de uma transição para iniciar um monitoramento de energia em tempo real, o que significa NO MÍNIMO transformar as informações de um conta de energia (que possuem informações de um mês inteiro) em leituras frequentes, sendo a frequência de 15 minutos, a prática mais comum. 

A real importância do monitoramento de energia

No final do dia, os sistemas de monitoramento de energia podem ser usados de diversas formas e em uma infinidade de processos e sistemas dentro das empresas e eu vou trazer alguns exemplos sobre os usos mais comuns e interessantes que temos visto um pouco mais adiante neste conteúdo.

Por hora, o interessante é provar para você leitor que energia elétrica é um insumo muito importante no dia a dia do país. Por exemplo, boa parte da indústria de transformação do Brasil, por volta de 90%, usa energia elétrica como principal insumo energético, daí a grande importância de se realizar uma correta gestão. 

Vamos montar um exemplo rápido que eu gosto muito de usar no dia a dia para explicar a importância de gerir o insumo energético corretamente. Imagine que você é dono ou dona de uma indústria de copos de plástico.

Existem muitas coisas que precisam estar disponíveis para que você faça a fábrica rodar e os copos serem fabricados, vamos focar nos 3 principais custos: Pessoas, matéria prima e energia. 

Tudo estava funcionando bem, mas algo aconteceu (não importa o que) mas agora a empresa está com um problema financeiro. Seu primeiro trabalho é provavelmente cortar custos. Você senta para analisar cada um dos 3 maiores custos:

Pessoas – Fácil de identificar cada elemento. Você pega uma lista no RH que vai conter todos os nomes, cargos, funções e valor pago em salários e benefícios. A decisão de quem demitir pode ser difícil, mas ao menos as informações estão ali. Você sabe que se demitir o Pedro irá tirar X mil R$ da folha de pagamento, multa rescisória de Y mil R$ e que a função dele pode ser absorvida pela equipe Z.

Matéria Prima – As pessoas da produção já sabem quantos KG de resina devem colocar na máquina para gerar X copos. Você como dono sabe quantas toneladas de cada matéria prima precisa por mês para entregar a produção que vendeu. O custo da tonelada da matéria prima é alvo de negociação todo mês, você conhece seus fornecedores. Sabe que se comprar do fulano ao invés do beltrano talvez consiga economizar X%. Sabe também que se desativar uma linha X, vai economizar Y toneladas de compra de insumo.

Energia – Aí o bixo pega. Você sabe o valor da conta no final do mês…. e só! E agora? Não tem lista igual a do RH e não tem uma receita de produção igual para a matéria prima. Você vai ficar totalmente perdido. Você simplesmente não sabe o quanto vai mudar se apagar as luzes do escritório, ou se deixar de usar a máquina X ou se mudar seu turno para iniciar em um horário diferente. 

Espero que o exemplo tenha ajudado a entender a situação que milhares de gestores industriais, gestores de facilities, empreendedores, empresários, donos de negócios passam todos os meses.

A energia é cara e pesa no bolso de todos, mas quase ninguém tem as informações necessárias para gerir corretamente. É para isso que servem os sistemas de monitoramento de energia.

Tipos de medição de energia e serviços no mercado

Como eu comentei ali em cima, o termo monitoramento de energia pode significar muitas coisas, dependendo da empresa que você entrar em contato ou da pessoa que sentar para bater um papo.

A lista que montei a seguir é para ajudar um pouco no entendimento das divisões que são encontradas no mercado, onde tecnologias e soluções diferentes podem estar presentes. Esta primeira lista é mais voltada ao escopo da medição de energia, no tópico seguinte eu vou detalhar um pouco mais dos sistemas de monitoramento em si (software de monitoramento de energia).

Submedição de energia
Também conhecido como: medição setorial, submedição de consumo, submedição de energia, submedição de cargas, monitoramento de cargas, rateio de energia, individualização de consumo etc. Esse sim é um serviço de medição de energia onde os hardwares utilizados são medidores com sensores acoplados. É nessa modalidade que pode-se encontrar TC (transformadores de corrente) e TPs (transformadores de potencial).

Existem dezenas de marcas e produtos que são utilizados nesta categoria, desde grandes fabricantes multinacionais até pequenas empresas nacionais. O interessante é que esses medidores trazem a oportunidade de monitoramos cargas mais específicas do que apenas a entrada de energia como um todo, como eu descrevi no item anterior.

De maneira bem grosseira, podemos dividir o uso final em dois tipos:

1. Submedição para rateio de custos – Provavelmente o uso mais comum de sistemas do tipo, e o mais simples também. Os medidores e sistema são usados apenas para ratear o valor da energia para quem ocupa o espaço. É assim que normalmente é realizada a individualização do consumo em Shopping Centers, edifícios comerciais, condomínios logísticos, condomínios industriais, pequenas lojas dentro de supermercados (aquelas farmácias, tabacarias, revistarias, ou praça de alimentação em grandes mercados) e qualquer outro local onde existam múltiplas empresas ocupando.

Mesmo sendo o mais comum, e bastante simples, os sistemas de monitoramento que realizam a operação de efetivamente dividir estas cargas e organizar as cobranças geram uma dor de cabeça grande hoje no mercado. Muitas empresas sofrem com esse tema.

2. Submedição para gestão de energia de cargas e processos – Um uso menos comum que o anterior, mas mais interessante e que agrega muito mais valor aos locais onde é implementado. A CUBi opera em todas as frentes que tenho descrito, mas é aqui que o negócio é mais complexo e onde está hoje o carro forte da empresa. A implementação do monitoramento é mais focada em setores comerciais ou industriais, áreas produtivas, linhas de produção, máquinas específicas, sejam elas de utilidades ou de fabricação de um produto. É com esse tipo de abordagem que pode-se primeiramente responder quem é o real consumidor de energia, o quanto ele consome, o quanto custa financeiramente para aquele setor existir, ou para aquela linha de produtos ser criada.

As informações que são resultado desta operação são muitas vezes mais complexas de se trabalhar do que apenas com a entrada de energia, por isso é nesse tópico também que acabamos criando algoritmos mais inteligentes para auxiliar a tomada de decisão. As informações granulares de energia como as chamamos podem (e devem) ser usadas por diferentes áreas e finalidades, mas vou deixar um tópico separado para detalhar isso mais à frente.

As explicações acima descrevem um pouco da tecnologia de medição remota de energia elétrica e coleta de dados de consumo em si, mas é importante avaliar algumas coisas na hora de escolher esse produtos de hardware. Se até agora, ficou confuso, ou já viu que o monitoramento se encaixa na sua realidade, pode nos chamar para um bate papo!

Elementos técnicos para escolher sua tecnologia de gestão de energia

Evitem, repito, EVITEM equipamentos com tecnologias que não permitem a integração de dados ou o direcionamento de dados para bancos de dados além do fabricante do medidor. Existem empresas que foram criadas principalmente nos anos 80 e 90 que possuem essas tecnologias como centro de seu modelo de negócios.

O que acontece é que depois de contratadas, você irá ficar refém de uma série de elementos daquela empresa. Visitas técnicas, suporte, migrações, atualizações e por aí vai. Se puderem escolher, optem por tecnologias mais abertas, que possibilitam integrações futuras, desenvolvimentos novos.

Boa parte de nosso trabalho atualmente é realizar “Retrofits” em sistemas de monitoramento que eram fechados e hoje já não geram mais valor para as empresas. É sim possível na maioria dos casos aproveitar grande parte da infraestrutura que está instalada, mas o custo pode ser mais elevado, assim como a complexidade.

Na dúvida converse com alguém que sabe do assunto para não cair nessa situação. Se você possui um sistema de monitoramento de energia de uma empresa e percebeu que ele não entrega o valor que deveria, ou que está claramente precisando de um upgrade, dá um toque que algum especialista da CUBi pode ajudar a te direcionar por aqui.

Conectividade de sistemas de monitoramento em tempo real

Esse ponto é um misto entre o que falei e o que eu ainda vou falar, mas é um ponto crucial: a conectividade destes equipamentos de medição, afinal, os dados que são coletados precisam ser utilizados de alguma forma, então as maneiras com que são coletados, disponibilizados e processados é onde está a chave do jogo.

É aqui que realmente podemos falar em um sistema de monitoramento efetivo ou da ausência dele. Antes de descrever os sistemas em si, vamos falar de como os medidores estão disponibilizados em campo (pelo menos as maneiras mais comuns):

• Medidores de energia de porta de painel não conectados: O mais comum de se encontrar. São aquelas visores, hoje em dia mais comum que sejam digitais e que estão no próprio painel de energia que medem. A maior parte dos medidores que são usados para rateio de custos estão aqui nessa categoria, e para coletar dados, é a boa e velha prancheta, ou seja, um funcionário é incumbido de passar de medidor em medidor de tempos em tempos para ler o consumo do período e anotar na prancheta. Depois, existe um outro trabalho de digitar esses dados em uma planilha e aí sim, realizar as análises necessárias.
  
• Medidores de energia conectados em rede física: Muito provável que aqui sejam os mesmos equipamentos encontrados no tópico anterior, mas que estejam conectados entre si por cabos e em algum momento irão se conectar a outro equipamento que é o controlador de tudo. É a maneira padrão para sistemas de monitoramento locais (vou diferenciar os sistemas no próximo tópico, logo abaixo). Os equipamentos que fazem esse processo de coleta automatizada de todos os medidores na rede podem ser chamados de muitas coisas, a que mais gostamos é de chamar de Gateways. O papel destes gateways é coletar todas as informações de consumo de energia e outras variáveis que estão em todos os medidores na rede e disponibilizá-las para um servidor local ou para sistemas na nuvem. 
  
• Medidores de energia com Wi-Fi / 3G / LoRa: De longe os menos comuns no mercado, mas os que mais gostamos e trabalhamos no dia a dia. São extremamente práticos e sua implementação acaba sendo muito mais barata pois não necessita de muita infraestrutura (passar cabos entre todos os quadros de energia que se deseja monitorar é muito custoso). Mesmo que algumas empresas, especialmente indústrias ainda não possuam Wi-Fi em seus processos produtivos, acaba sendo mais fácil puxar roteadores para disponibilizar um Wi-Fi nos locais de medição do que fazer todo um projeto de elétrica e de infraestrutura. Existem tanto medidores que transmitem suas medições pelo Wi-Fi como Gateways que podem coletar os dados de todos os medidores e transmitir via 3G.
  
  Uma tecnologia ainda mais recente e disponível no mercado é o LoRa. Não vou entrar no detalhe técnico mas imagine um Wi-Fi com esteróides, onde um único roteador é capaz de suprir uma fábrica inteira, facilitando muito o kick off de um projeto de monitoramento, já que não exige infra e nem apoio dos times de TI. No final do dia, acabamos usando a solução que é mais prática e barata para cada cliente, desde que funcione e deixe todos felizes e confortáveis.

Sistemas locais de medição de energia

Esse outro ponto é tão importante que vai ganhar seu próprio tópico. Os sistemas de medição surgiram antes dos anos 2000 e naquele momento ainda eram softwares instalados localmente nas máquinas.

O termo muito comum aqui é o supervisório de medição de energia ou programa para medir consumo de energia. O que acontecia na prática, era que o software era comprado ou licenciado e instalado em alguma máquina local e ali era acessado.

Quais os problemas dessa abordagem:

• Manutenção – Como o software é local, muitos erros devem ser resolvidos in loco, o que ocasiona em muitas visitas técnicas (que serão cobradas claro). Depois de múltiplos problemas, as empresas perdem a vontade de investir em algo que resulta em tantos custos e os sistemas acabam abandonados ou funcionando só parcialmente.
• Atualizações – Se você comprou a versão 1 do software, depois de um tempo irá precisar pagar para receber as versões seguintes. Novas funcionalidades só chegam com novas versões.
• Poder de análise – Como o software apenas possui seus próprios dados, ele é bastante limitado na hora de fazer análises comparativas com o mercado ou qualquer outro elemento externo.
• Poder de processamento – você ainda depende do computador local para processar os dados, então atualizações do hardware são necessárias constantemente caso queira expandir ou atualizar seu sistema.

Sistemas tradicionais na Web

No início dos anos 2000, as empresas começaram a lançar esses mesmos sistemas, só que dessa vez através de interfaces web, onde era necessário apenas uma conexão com a internet para poder acessar tudo remotamente.

Não era mais necessário um computador/servidor local. Uma evolução grande para o mercado, mas desde então, muitas empresas lançaram seus sistemas mas nunca os atualizaram.

Se você tem um sistema de monitoramento de alguma dessas empresas, ele provavelmente não é simples de usar, não é agradável esteticamente ao usuário (naquela época, o usuário estava longe de ser considerado o elemento central do desenvolvimento) e possivelmente as visualizações e análises são simples e pouco funcionais. São sistemas bastante técnicos.

Sistemas WEB  – mais atuais e na nuvem

Durante praticamente uma década, os sistemas de monitoramento não avançaram muito. Eles seguiram fazendo muito do que sempre fizeram. Nos últimos anos essa realidade tem mudado bastante.

Com o aumento de disponibilidade de infraestruturas de servidores (Amazon, Google, Microsoft, etc), novos sistemas começaram a ser criados com uma pegada bem mais atual, focada menos em replicar o que já era feito no passado e mais em novos elementos e análises. Os sistemas deixaram de ter tanto o foco somente técnico, afinal, honestamente, quantas pessoas responsáveis por empresas com um milhão de coisas para se preocupar sabem o que é um kWh ou a diferença dessa grandeza para o kW.

Você sabe? Pois hoje, grande parte dos usuários e clientes da CUBi não são especialistas no tema e sim gestores e tomadores de decisão dos mais variados setores que entendem do negócio e precisam de ajuda para traduzir aquele aspecto técnico em algo mais palpável. Muitas vezes, transformar complexidade energética em indicadores financeiros. Hoje nem falamos mais em um sistema de medição de consumo e sim em um sistema de gestão de energia que usa monitoramento para funcionar. Percebe a diferença?

Quais os pontos POSITIVOS de se possuir um sistema web atual de monitoramento?

• Disponível 24 horas por dia, 7 dias por semana – Como tudo está disponível na internet, os usuários conseguem acessar de qualquer local que possua conexão com internet. Um dos pontos mais alavancados por exemplo durante a pandemia, já que gestores com essa facilidade seguiram avaliando os indicadores de eficiência energética à distância, de suas próprias casas quando afastados.
• Contratação – nada de cobranças por licenças, novas funcionalidades, suporte, etc. É mais comum que tudo seja colocado como serviço para facilitar o processo e a vida do usuário.
• Atualizações – Ocorrem constantemente, pelo menos aqui na CUBi, se implementamos algo novo, todos os clientes irão ter acesso sempre. É uma maneira de garantir que sempre existam novidades e também mostrar que o trabalho não para, que a empresa está sempre avançando.

Benefícios na monitoração de energia

Existe uma lista GRANDE de benefícios e oportunidades a serem consideradas aqui. Algumas podem ressoar mais ou menos dependendo da realidade da empresa. E, claro, algumas oportunidades só são possíveis através de sistemas de monitoramento mais avançados, mais inteligentes. Para não ficar algo muito longo, eu vou listar primeiro algumas oportunidades mais simples que nós exploramos dentro do sistema da CUBi.

Nosso sistema de monitoramento se encaixa nas categorias mais avançadas que vim descrevendo acima. O sistema fica na nuvem, disponível de qualquer computador, assim como a maioria dos medidores estão conectados via Wi-Fi ou 3G em tempo real. 

Hoje temos um artigo sobre a nossa ferramenta de gestão de energia, dá uma olhada lá!

• Monitoramento de consumo de energia elétrica em tempo real: Não ter de esperar o mês finalizar para a conta de energia chegar, ou mesmo o dia acabar para saber como está ocorrendo a performance energética da sua empresa é algo básico, dispensa muitas explicações. Usar a conta de energia no final do mês, com um único valor é igual pagar um cartão de crédito todo mês, sem poder ver cada uma das compras e seus valores ali dentro. Não faz muito sentido.
  
• Preparar alertas para rápida tomada de decisão: Já que o sistema está conectado 24/7 e rodando em tempo real, é possível programar alguns alertas para evitar situações indesejadas. Desde aquelas que podem ocasionar em multas, como a ultrapassagem da demanda contratada ou por baixo fator de potência, assim que o sistema percebe que algo irá sair do previsto, ele dispara e-mails e SMS para os responsáveis agirem. Nada de esperar a conta para chegar e descobrir que tomou uma multa. 
  
• Previsão de consumo de energia: Com dados constantes de consumo sendo processados, o sistema consegue aprender com o padrão e passa a estimar o consumo futuro, até o fechamento do mês.
  
• Vale lembrar a submedição e de cargas: se a medição for em cargas dentro do processo, abre-se um mundo inteiro de possibilidades, principalmente com oportunidades de melhorar processos, identificar problemas no processo produtivo e até realizar a correta precificação energética de cada produto (já já vou detalhar esses usos mais avançados).
  
• Relatórios automatizados: Para gestores que não possuem tempo para ficar avaliando sistemas técnicos todos os dias, basta aguardar para avaliar relatórios semanais, mensais ou até semestrais com todas as informações que necessita.

Usos avançados de sistemas de monitoramento inteligentes em tempo real

Tudo que listei acima é bastante padrão e alguns sistemas até mais antigos conseguem fazer de certa forma. Os próximos pontos são ferramentas mais focadas na criação de valor real para o usuário, com mais análises e inteligência vindo pra mesa:

• Oportunidades de Eficiência: um ponto bem generalista pois hoje temos bastante coisa dentro dessa categoria. Ele basicamente indica que o próprio software faz análises do consumo de energia monitorado e encontra maneiras de economizar. Os algoritmos da CUBi são capazes de encontrar oportunidades em 3 categorias, por exemplo:
  • Contratação de energia: (enquadramento tarifário, demanda contratada ideal, horários ideais para o uso de cada linha ou máquina da empresa), estudos de migração para o Mercado Livre de Energia, viabilidade de geração solar fotovoltaica, implementação de geradores em horários mais custosos, etc..
  • Processos: o sistema usa múltiplos dados para encontrar problemas dentro do processo, por exemplo gastos desnecessários por ociosidade de equipamentos;
  • Tecnologia: Análises que normalmente acabam por indicar que um equipamento deve ser trocado e o quanto será economizado com cada troca.
• Benchmarks: Já que nós temos todos nossos clientes rodando em tempo real e na nuvem, fica fácil para descaracterizar os dados (tirar identificação da fonte) para compor benchmarks de mercado. Indicadores e Benchmarks reais.  Conseguimos dizer para o gestor A que a indústria dele gasta 10% mais energia para gerar a mesma unidade de produto que a média de nossa base por exemplo. Cada vírgula significa competitividade. Nosso artigo de eficiência energética fala um pouco disso, AQUI.
• Precificação de produtos: Na categoria seguinte, com exemplos, vou mostrar as indústrias que fazem muito isso. É uma prática bastante válida para empresas que fazem orçamentos futuros e possuem uma grande variedade de produtos sendo produzidos. É uma maneira de saber qual é a real rentabilidade de cada produto, considerando-se a parcela de energia. Atenção, porque não é incomum empresas descobrirem que alguns de seus produtos custam mais em energia do que geram em receita no final do mês.

O que as empresas de cada setor fazem hoje com seus sistemas de gestão de energia?

Antes de citar alguns segmentos, já vou deixar aqui Cases de Sucesso que valem a pena a leitura!

• Setor de Alimentos: M. Dias Branco
• Setor de Construção Civil: Camargo Corrêa Infra
• Setor de Produção de Grama: Itograss
• Setor do Agronegócio: Moinho Itaipú
• Setor Têxtil: Revanche

• Indústrias de Transformação

Temos experiência em vários mercados industriais, mas vou pegar 3 delas de exemplo: a indústria de alimentos e bebidas, transformação de plásticos e metalmecânica.

As 3 tem uma característica muito interessantes, pois o custo energético é relevante e o mix de produtos não costuma ser pequeno o que sem um sistema inteligente, fica bem difícil de se realizar um processo de gestão de energia bom.

• Escritórios, prédios

Nos apoiamos muito na linha dos benchmarks que comentei. Temos hoje uma boa visibilidade de quanto um escritório em SP ou no CE deve gastar exatamente por metro quadrado, por número de funcionários, por horário de funcionamento e por aí vai. Não só o escritório como um todo, como conseguimos inclusive quebrar esse benchmark em iluminação, ar condicionado, tomadas, servidores e outros elementos mais. Para responder se o escritório ou prédio de uma empresa é eficiente, nós usamos dados reais de comparação, é o mais justo e assertivo possível.

• Varejo

No varejo é muito comum ver divisões de submedição como: iluminação, ar condicionado, congelados e resfriados. Indicadores mais comuns de performance são o kWh/R$ faturados.

• Construção civil

Monitoramento em tempo real dos canteiros de obra para gestão não só do insumo energético mas também para acompanhamento de metas e indicadores de sustentabilidade. 

• Agro

Acompanhamento de consumo de energia dentro de horários reservados, onde a irrigação deve ser realizada. Tipo de aplicação perfeita para grandes proprietários com múltiplas fazendas e propriedades.

O conteúdo ficou bastante extenso e profundo e esse era o plano. Trazer o maior volume de informações possíveis para que vocês gestores e gestoras possam entender um pouco mais sobre o tema e levar essas preocupações e oportunidades para dentro de seus próprias empresas.

O uso do IoT (internet of things / internet das coisas), inteligência, algoritmos, etc, não é nada do futuro e também não é algo restrito para grandes empresas. Hoje, a nossa tecnologia é aplicada em multinacionais com orçamentos milionários em energia, assim como por empresas que gastam menos de R$ 50.000 em conta de energia todos os meses, o importante é que no final do dia, nós conseguimos ajudar cada um de nossos clientes em seus próprios desafios de monitoramento e gestão energética.

Se ainda está em dúvida se sua empresa pode se beneficiar do assunto, fique a vontade para entrar em contato conosco através de nosso site, AQUI.

Rafael Turella

Engenheiro ambiental pela UNESP e mestre em Sistemas Sustentáveis com ênfase em Energia pelo Rochester Institute of Technology. É co-fundador da CUBi e atualmente responsável pela área de marketing e vendas.